汽車后橋差速試驗臺電控及軟件部分設計

晏濤，晏飄，陳宗林，羅瑞雪

（中國汽車工程研究院股份有限公司，重慶401122）

汽車后橋差速試驗臺電控及軟件部分設計

晏濤，晏飄，陳宗林，羅瑞雪

（中國汽車工程研究院股份有限公司，重慶401122）

目前國內汽車后橋試驗中很少進行差速試驗，大多采用單純加載方式進行，這樣無法完全且真實地模擬汽車的實際運行工況。設計汽車后橋差速試驗臺的電控及軟件部分，用軟件模擬路譜，直接通過控制輪邊轉速實現差速，能夠較好地模擬驅動橋的使用工況，系統可控性好、控制精度高。

路譜；差速器；可編程邏輯控制器

0　引言

目前，國內汽車后橋試驗中很少進行差速試驗，大多采用單純加載方式進行。這樣無法完全且真實地模擬汽車的實際運行工況，也會增加汽車上市時間。此次設計采用軟件模擬路譜，完成后橋差速試驗，真實模擬汽車后橋在實際道路中的運行情況。

1　差速器工作原理

汽車差速器是驅動橋的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，以減少輪胎與地面的摩擦。圖1是一個典型的差速器結構圖。

2　差速器作用

汽車在拐彎時車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉彎，圓弧的中心點在左側，在相同的時間里，右側輪走的弧線比左側輪長，為了平衡這個差異，就要左邊輪子慢一點，右邊輪子快一點，用不同的轉速來彌補距離的差異。

3　電控部分設計

3.1驅動、加載

要模擬差速器在實際工況下的工作情況，發動機運行通過驅動電機旋轉進行模擬，道路載荷通過2臺加載電機進行模擬。

3.2電機選型

由于考慮到了樣品多樣性和樣品的特殊性（重載荷），所以電機功率選擇較大。這樣如果選擇常規的AC 380 V電機勢必造成電流較大，電纜布置較為復雜。所以，這次電機選擇AC 690 V電壓等級。電機基本參數見表1。

表1　電機基本參數

由于此系統功率較大，選用模塊式變頻器組合的方式完成。選用艾默生公司旗下英國CT品牌SP系列變頻器，采用整流、回饋、逆變的模塊化組合方式完成。該方式中，整流回饋電氣圖如圖2所示。

由于要采集變頻器中重要數據，在逆變器控制模塊中加入了DP通信模塊，這樣可以更加方便控制變頻器。

3.4可編程邏輯控制器

可編程邏輯控制采用了西門子公司S7 300系列中的S7 315 2DP，該PLC帶有DP（兼容MPI）接口和以太網接口，模塊配置見圖3。

3.5力矩傳感器

力矩傳感器選用北京中航和HBM公司的產品。在傳感器數據接口類型選擇上，由于是變頻調速系統，模擬量在長距離傳輸中受干擾可能性極大，而差分頻率方式可以大大提高可靠性，所以考慮到線纜傳輸距離、抗干擾等問題，采用了差分頻率接口方式，在系統實際運行中這點也得到了充分證明。

3.6系統拓撲圖

系統拓撲圖如圖4所示。

本文介紹的是基于BGP的域間二維路由設計方案，它可以利用路徑屬性（如本地優先級和多出口分辨器）實現二維路由策略。簡單來說，域間二維路由為所有可達的目的地址前綴設置一套默認的路徑屬性，然后再為<目的地址前綴，源地址前綴> 這樣的前綴對兒設置專門的路徑屬性，這種設置只作用于對應的前綴對兒，這樣就可以生成一條區別于默認方式的轉發路徑。目的地址前綴，源地址前綴

4　軟件設計

4.1控制策略

模擬差速試驗路譜方式一般有2種：一種是通過控制后橋輪邊載荷來實現，另一種是通過控制后橋輪邊轉速來實現。第一種方式由于采用輪邊直接加載方式，控制精度較差，實現過程較危險；而第二種方式直接通過控制輪邊轉速實現差速，系統可控性好、控制精度高，所以采用方式二進行設計。

4.2程序主界面

設計的重型傳動試驗程序主界面如圖5所示。

4.3算法實現

試件輸出端連接2臺電機，該輸出端電機通過設置工作在速度控制方式實現車輪速度的不一致；輸入電機工作在轉矩控制方式，模擬路面載荷情況。在調試過程中，必須保證輸出端2臺電機旋轉方向一致，否則被測工件將會立即損壞。在模擬路譜加載過程中，也必須保證輸入電機加載力矩方向和實際方向一致，在調試過程中可以通過功率計算來判斷加載方向是否正確。

4.4 路譜

路譜數據可以采用理論計算、實車采集等方式進行編輯。此系統中路譜數據自動生成專用格式文件導入到程序中。上位機程序通過VS.NET完成，在試驗過程中實時顯示、記錄采集到的數據，通過采集數據可以分析產品是否達到預期設計效果。

4.5采集數據

采集的差速試驗中的輸出載荷和給定車輪側轉速分別如圖6、7所示。

5　總結

此次設計達到了預期目的，數據采樣精度完全滿足系統需要，控制方式可靠，充分考慮了誤操作、試驗工件損壞等因素，在程序上做到了最大程度的安全保護。

與傳統疲勞耐久試驗相比較，差速路譜疲勞試驗能夠較好地模擬驅動橋的實際使用工況，從而更加科學、準確地考核產品的可靠性。

Design of Electric Control and Software for Automobile Rear Axle Differential Speed Tester

YAN Tao，YAN Piao，CHEN Zonglin，LUO Ruixue
（China Automotive Engineering Research Institute Co.，Ltd.，Chongqing 401122，China）

At present，in the domestic automobile rear axle test，the differential test is seldom used，most of which are simply loaded. This can not completely and turly simulate the operation of the vehicle in actual situation.Electric control and software were designed for automobile rear axle differential speed tester.The software was used to simulate road spectrum，and differential speed was achieved by directly controlling of rotational speed of wheel rim.The car rear axle in the actual road running situation can be quite well simulated，and the system is well controlled with high precision.

Road spectrum；Differential mechanism；Programmable logic controller

2015-09-06

晏濤，男，本科，從事汽車檢測臺軟件設計工作。E-mail:yantao828828@163.com。